01 月 21 日的《熱心腸日報》，我們解讀了 9 篇文獻，關注：丁酸，能量代謝，熱量限制，免疫代謝，感染，面板菌群，衰老，蛋白質限制飲食，表觀遺傳，補鐵。

印遇龍、江青豔等：丁酸在能量代謝中的作用及機制（綜述）

Trends in Endocrinology and Metabolism——[11.641]

① 丁酸是腸道菌群和宿主代謝健康的重要中介；② 丁酸的代謝調節功能涉及產熱、脂質和葡萄糖代謝、食慾、炎症和腸道菌群本身，影響體重、身體組成和糖穩態，改善高脂飲食誘導的肥胖和高血糖/高胰島素血癥；③ 丁酸可被結腸和結腸外的組織細胞吸收利用，調節其代謝功能；④ 細胞層面上，丁酸可作用於G蛋白偶聯受體調控下游訊號，透過單羧酸轉運蛋白被細胞吸收並作為代謝底物，還能透過調控轉錄因子PPAR和PGC1α以及表觀遺傳機制來調節基因表達。

【主編評語】

丁酸屬於短鏈脂肪酸，是腸道菌群發酵產生的一種主要的代謝產物，在腸道菌群對宿主能量穩態的調控中有重要介導作用。Trends in Endocrinology and Metabolism近期發表了來自中國科學院亞熱帶農業生態研究所印遇龍院士、華南農業大學江青豔與團隊的綜述，從丁酸的產生、吸收、代謝，到其對宿主的代謝調控作用和機制，對相關的研究進展進行了詳細總結，推薦專業人士學習和研讀。（@Vera）

【原文資訊】

Butyrate in Energy Metabolism: There Is Still More to Learn

2021-01-15, doi: 10.1016/j.tem.2020.12.003

丁酸或有助於抵抗新冠肺炎

Hypertension——[7.713]

① 丁酸下調了SARS-CoV-2感染所必需的基因，如丁酸顯著降低了血管緊張素轉化酶2(ACE2)和2型跨膜蛋白酶絲氨酸(TMPRSS2)基因的表達；② 丁酸可能透過下調HMGB1的表達來抑制SARS-CoV-2的複製；③ 丁酸上調了TLR和其他抗病毒途徑，如丁酸鹽在mRNA和蛋白水平上調了IL1b、IRF7和干擾素-α/β受體；④ 參與ACE2脫落的金屬肽酶ADAM17被丁酸上調，從而抑制病毒對細胞的感染性；⑤ 高血壓患者患新冠肺炎的風險增加，部分原因是產生丁酸的細菌逐漸耗竭。

【主編評語】

高血壓患者患新冠肺炎的風險很高，患者可能合併胃腸道症狀，表明腸肺軸受損可能是新冠患者多器官病變的原因之一。Hypertension近期發表研究，發現丁酸可以抑制病毒感染、增強抗病毒免疫，而缺乏丁酸對抗病毒免疫功能產生負面影響。該研究對於深入瞭解腸肺軸在抗病毒感染中的作用、開發新型抗病毒治療手段有借鑑作用。（@周暘）

【原文資訊】

Butyrate Regulates COVID-19–Relevant Genes in Gut Epithelial Organoids From Normotensive Rats

2020-12-02, doi: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.120.16647

Cell子刊：熱量限制或為結核防治提供新手段

Cell Metabolism——[21.567]

① 在對結核分枝桿菌（MTB）高度敏感的DBA/2小鼠體內發現，適當熱量限制（CR）能減輕小鼠肺部MTB感染相關症狀；② 一方面，CR透過增強免疫細胞對MTB的殺傷力，降低肺部細菌負荷；③ 另一方面，CR促進免疫代謝重組，使其更傾向於糖酵解過程，從而抑制脂肪酸氧化和mTOR活性，減少免疫細胞自噬；④ 多組學分析發現，CR還增強小鼠肺部細胞間連線和胞外基質的緊密性，限制MTB的傳播；⑤ CR有可能從免疫代謝層面用於控制結核分枝桿菌感染。

【主編評語】

機體代謝狀態（尤其是能量代謝）與結核分枝桿菌感染的易感性密切相關。Cell Metabolism近期發表一項動物研究，在結核易感小鼠模型中發現，熱量限制飲食透過免疫代謝重程式設計和增強抗結核免疫細胞的能力，可控制肺結核以及相關的炎症損傷反應。該結果從免疫代謝角度，為結核分枝桿菌治療提供了開創性的思路，值得參考。（@周暘）

【原文資訊】

Caloric Restriction Promotes Immunometabolic Reprogramming Leading to Protection from Tuberculosis

2021-01-08, doi: 10.1016/j.cmet.2020.12.016

Nature子刊：終生限食支鏈氨基酸或可減緩衰老

Nature Aging——[N/A]

① 在早衰小鼠模型中，支鏈脂肪酸（BCAA，包括亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸）含量較少的飲食可以改善代謝健康並延長壽命；② 將低BCAA飲食給予中年小鼠後，小鼠代謝狀態改善、衰老延緩，但是壽命並沒有得以延長；③ 終生食用低BCAA飲食，可將雄性的壽命增加30% 並延緩衰老，上述現象在雌性中不顯著；④ 低BCAA飲食的雄性小鼠，骨骼肌中長壽相關通路受影響；⑤ 限制食用BCAA對於心血管功能的影響尚待研究。

【主編評語】

蛋白質限制飲食對多種生物均有促健康、促長壽作用，但具體哪種營養成分發揮促健康作用缺乏定論。Nature Aging近期發表一項基於小鼠的研究，發現限制食用支鏈氨基酸可以促進健康、延長小鼠壽命，對於雄性小鼠的促健康作用尤為顯著。該結果對於開發促健康飲食、促進老年健康具有參考價值。（@周暘）

【原文資訊】

Lifelong restriction of dietary branched-chain amino acids has sex-specific benefits for frailty and life span in mice

2021-01-14, doi: 10.1038/s43587-020-00006-2

腸道表觀遺傳老化具有人種差異

Journal of the National Cancer Institute——[12.589]

① 對128例正常人的左、右結腸活檢組織進行DNA甲基化分析；② 在非裔美國人（AA，n = 88）中，與左結腸相比，右半結腸表現出更快的表觀遺傳老化（1.51年）；③ 在歐裔美國人中（n = 40），與左結腸相比，右結腸表觀遺傳老化速度更慢（-1.93年）；④ 在右結腸和左結腸中，分別鑑定出456和558個與人種相關的差異甲基化位點(DMP)；⑤ AA右半結腸的DMPs高甲基化（69.5%），而左半結腸DMP僅48.7%在AA中發生甲基化，或與AA右半結腸腫瘤形成、早發有關。

【主編評語】

不同人種間結直腸癌發病年齡具有差異。Journal of the National Cancer Institute近期發表研究，顯示左右結腸的錶冠遺傳老化速度並不同步，而且這一非同步性具有人種差異，非裔美國人的右半結腸有更快的錶冠遺傳老化速度，或許與該人群結腸癌發病早、右半結腸腫瘤形成相關。（@周暘）

【原文資訊】

Racial Disparities in Epigenetic Aging of the Right vs Left Colon

2020-12-30, doi: 10.1093/jnci/djaa206

Cell子刊：揭示耳念珠菌定植面板的機制

Cell Host and Microbe——[15.923]

① 在耳念珠菌定植感染小鼠模型中發現，耳念珠菌可定植於面板深層組織間，具有長期定植面板趨向性，有助於逃避臨床監測；② 耳念珠菌四種分支（東亞、南亞、南美洲和非洲）的定植能力不同，在小鼠模型中的臨床特徵與流行病學結果一致，其中非洲分支的區域性面板定植率最高；③ IL-17R訊號通路可促進角質細胞產生抗真菌肽，提高面板屏障的完整性和功能，從而防止耳念珠菌在小鼠的長期定植；④ 葡萄糖酸氯己定可預防並清除耳念珠菌定植小鼠面板。

【主編評語】

耳念珠菌是一種新興的多重耐藥人類真菌病原體，面板定植的耳念珠菌可在醫院中傳播。Cell Host and Microbe近期發表的文章，構建了耳念珠菌定植感染小鼠模型，證實了耳念珠菌長期定植於面板深層組織，並揭示出IL-17訊號可保護面板表面和面板組織內部免受耳念珠菌感染，或為治療耳念珠菌感染提供新策略。（@愛的抉擇）

【原文資訊】

Murine model of colonization with fungal pathogen Candida auris to explore skin tropism, host risk factors and therapeutic strategies

2020-12-31, doi: 10.1016/j.chom.2020.12.002

轉導組學——研究基因轉移的組學新技術

Microbiome——[11.607]

① 開發一種基於DNA測序的“轉導組學”方法，可檢測透過轉導轉移的微生物DNA；② 該方法需要完整的微生態樣品、該樣品中經CsCl密度梯度離心法超純化的病毒類顆粒（VLP），透過測序檢測VLP中來源於細菌細胞的DNA；③ 在多種DNA轉導模型系統和小鼠腸道樣本中驗證該方法，表明其可以檢測出多種型別的轉導DNA，覆蓋腸道中主要細菌類群的DNA轉導；④ 該方法可檢測複雜群落中細菌之間實時水平的基因轉移事件。

【主編評語】

水平基因轉移（HGT）在微生物進化中起著重要作用，但是目前尚缺乏觀察微生物群落中正在進行的HGT的方法。Microbiome近期發表一種“轉導組學”測序方法，透過檢測病毒類顆粒中的細菌來源DNA，檢測微生態樣本中正在進行的基因水平轉移事件。該方法可用於檢測主要腸道細菌型別間的HGT事件，對研究微生態進化、耐藥基因轉移等均具有重要參考價值。（@周暘）

【原文資訊】

Transductomics: sequencing-based detection and analysis of transduced DNA in pure cultures and microbial communities

2020-11-15, doi: 10.1186/s40168-020-00935-5

腸道細菌易感性可能源於菌群-宿主基因共進化

mSystems——[6.633]

① 雞白痢沙門氏菌感染會改變雞的腸道菌群特徵，其中克雷伯菌、奈瑟菌等39種菌屬的丰度變化顯著；② 被感染雞的後代，其腸道菌群結構和組成也會發生相應改變；③ 宿主基因突變位點與腸道微生物多樣性、個體菌群差異相關；④ 在感染雞及其後代體內增加的病原菌Pelomonas和Brevundimonas，與多個免疫相關基因突變密切相關；⑤ 可遺傳腸道微生物和相關基因變異的識別，將有助於篩選抗病雞。

【主編評語】

雞白痢沙門氏菌是引起雞白痢病的主要原因之一，會對家禽業產生不利影響。mSystems近期發表動物研究，發現雞白痢沙門氏菌感染會改變雞的腸道菌群結構，菌群的改變與宿主免疫基因突變具有相關性，而且腸道菌群的改變會遺傳給下代。該研究不僅有助於探索腸道菌群-宿主共進化，也為培育抗病家禽品系提供了理論支援。（@周暘）

【原文資訊】

Heritable Gut Microbiome Associated with Salmonella enterica Serovar Pullorum Infection in Chickens

2021-01-05, doi: 10.1128/mSystems.01192-20

印遇龍等：補鐵過多好不好？仔豬模型給答案

Frontiers in Cell and Developmental Biology——[5.201]

① 在飼糧中濃度梯度補鐵不影響仔豬生長，但增加腹瀉風險，增加腸道內容物、組織、肝臟及血液中的鐵沉積；② 高鐵飼糧降低血清不飽和鐵結合能力、載脂蛋白和IgA水平；③ 高鐵飼糧改變了結腸轉錄譜，包括IFN-γ訊號、G蛋白偶聯受體、趨化因子活性等免疫、炎症相關通路；④ 高鐵飼糧改變結腸、盲腸菌群，降低菌群α-多樣性，導致梭菌、羅伊氏乳桿菌的相對丰度下降，澱粉乳桿菌相對丰度上升；⑤ 膳食鐵含量過高或可對宿主和共生菌群產生負面影響。

【主編評語】

鐵是宿主和腸道菌群都必需的重金屬元素。通常來講我們更多遇到的是新生兒缺鐵。但補鐵過多也未必是益事。近期印遇龍院士、中科院楊煥勝、湖南農大尹傑等在Frontiers in Cell and Developmental Biology 發表文章，利用仔豬模型揭示了膳食鐵新增過高對動物生理、代謝、腸道菌群和免疫的影響。機體鐵元素儲藏或沉積過多或與代謝綜合徵相關，應予以關注。,（@好雨）

【原文資訊】

Responses of Intestinal Microbiota and Immunity to Increasing Dietary Levels of Iron Using a Piglet Model

2020-12-17, doi: 10.3389/fcell.2020.603392